計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)_局域網(wǎng)

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第 5 章 局域網(wǎng)第 5 章 局域網(wǎng)5.1 局域網(wǎng)概述5.1.1 局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)與功能5.1.2局域網(wǎng)的組成5.1.3局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳輸介質(zhì)5.1.4局域網(wǎng)的工作模式5.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)5.2.1 IEEE 802參考模型5.2.2 IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)5.3 局域網(wǎng)中的介質(zhì)訪問控制5.3.1 信道分配問題5.3.2 載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）5.3.3 令牌環(huán)訪問控制5.3.4令牌總線5.4 以太網(wǎng)5.4.1 以太網(wǎng)特征及分類5.4.2 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)5.4.3 高速以太網(wǎng)5.4.4千兆位以太網(wǎng)技術(shù)5.4.5萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)5.4.6 異步傳輸模式網(wǎng)絡(luò)

2、ATM5.5 無線局域網(wǎng)5.5.1無線局域網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5.5.2無線局域網(wǎng)設(shè)備5.5.3無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)模式5.6 虛擬局域網(wǎng)5.6.1透明和虛擬5.6.2虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式5.6.3虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)5.6.4虛擬局域網(wǎng)的工作方式5.6.5 虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)5.6.6 VLAN 間的互連方法5.7網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)5.7.1 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)概述5.7.2常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)5.1.1 局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)與功能n局域網(wǎng)最主要的特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有，且地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限。n局域網(wǎng)特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍比較小。數(shù)據(jù)的傳輸速率比較高局域網(wǎng)有較低的時(shí)延和較低的誤碼率局域網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營權(quán)和管理權(quán)

3、屬于某個(gè)單位所有，與廣域網(wǎng)通常由服務(wù)提供商提供形成鮮明對照。局域網(wǎng)一般采用廣播技術(shù)而非交換技術(shù)便于安裝、維護(hù)和擴(kuò)充，建網(wǎng)成本低、周期短。n盡管局域網(wǎng)地理覆蓋范圍小，但這并不意味著它們必定是小型的或簡單的網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備性能的提高，局域網(wǎng)可以擴(kuò)展得相當(dāng)大或者非常復(fù)雜，具有成千上萬用戶的局域網(wǎng)是很常見的事。 n局域網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)：能方便地共享昂貴的外部設(shè)備、主機(jī)以及軟件、數(shù)據(jù)，從一個(gè)站點(diǎn)可訪問全網(wǎng)。便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和逐漸地演變，各設(shè)備的位置可靈活調(diào)整和改變。提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性。局域網(wǎng)的功能概括起來就是資源共享、數(shù)據(jù)交換，具體而言：n文件共享在不同計(jì)算機(jī)之間插拔閃存或移

4、動(dòng)硬盤比較麻煩，刻成光盤又需要光盤刻錄機(jī)，而使用局域網(wǎng)，文件的傳輸就輕松多了，100Mb/s局域網(wǎng)傳輸文件的速度可以達(dá)到每秒13MB，相當(dāng)于普通光驅(qū)的速度。只要將要傳輸?shù)奈募O(shè)為共享，傳輸是非常容易的。n互聯(lián)網(wǎng)接入共享建立局域網(wǎng)之后，局域網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)可以以共享連接的方式，統(tǒng)統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)，可以瀏覽網(wǎng)頁，可以收發(fā)郵件，可以在局域網(wǎng)內(nèi)安全、快速、廉價(jià)地享受網(wǎng)上沖浪的樂趣。n內(nèi)部網(wǎng)站和BBS有了局域網(wǎng)之后，可以架設(shè)在局域網(wǎng)內(nèi)部使用的網(wǎng)站，供內(nèi)部人員瀏覽；可以建立內(nèi)部的BBS系統(tǒng)，大家可以在此交流、發(fā)布信息等。n電子郵件在局域網(wǎng)內(nèi)，可以架設(shè)自己的電子郵件服務(wù)器，可以在不經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電子郵件

5、的發(fā)送和接收，非?？旖?；也可以收發(fā)來自互聯(lián)網(wǎng)上的郵件。n網(wǎng)絡(luò)打印給每臺計(jì)算機(jī)配備打印機(jī)在當(dāng)前的國情下是不太現(xiàn)實(shí)的。如果架設(shè)了局域網(wǎng)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)共享一臺或若干臺打印機(jī)，這樣就會(huì)經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)打印資源的共享。n基于網(wǎng)絡(luò)的其他應(yīng)用以上僅是局域網(wǎng)的通用功能，是對局域網(wǎng)最基本的應(yīng)用。針對每個(gè)局域網(wǎng)用戶的實(shí)際情況，還可以通過局域網(wǎng)和相關(guān)硬件及軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種信息化。如可以實(shí)現(xiàn)“一卡通”，只要安裝必要的軟件和硬件，就可以在局域網(wǎng)覆蓋的地方持一個(gè)IC卡實(shí)現(xiàn)購物、借閱、餐飲等功能。在局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，還可以實(shí)現(xiàn)各種辦公自動(dòng)化，如考勤、請假、報(bào)銷、公文流轉(zhuǎn)和報(bào)批、通知等。注：局域網(wǎng)只是為信息化提供基礎(chǔ)。企事業(yè)的信

6、息化更多的內(nèi)容在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件方面，而不是局域網(wǎng)的基本硬件和軟件。5.1.2局域網(wǎng)的組成組成LAN的5種基本結(jié)構(gòu)：n計(jì)算機(jī)（特別是PC機(jī)）n傳輸介質(zhì)n網(wǎng)絡(luò)適配器n網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備n網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)5.1.3 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有四種：總線網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、星形網(wǎng)、樹形網(wǎng)。n總線網(wǎng)中，各站直接連在總線上，一般可以使用兩種協(xié)議，一種是以太網(wǎng)使用的CSMA/CD，另一種是令牌傳遞總線協(xié)議。n環(huán)形網(wǎng)中最典型的是令牌環(huán)。n星形網(wǎng)采用的是集中控制，由于集線器（HUB）和雙絞線大量應(yīng)用于局域網(wǎng)，使得星形網(wǎng)以及多級星形網(wǎng)絡(luò)獲得了廣泛使用。n樹形網(wǎng)只是總線網(wǎng)的變形，可以說是總線網(wǎng)的一種擴(kuò)展。局域網(wǎng)的

7、拓?fù)?（匹配電阻）集線器總線網(wǎng)星形網(wǎng)樹形網(wǎng) 環(huán)形網(wǎng)選擇拓?fù)鋾r(shí)，應(yīng)該考慮的主要因素：n經(jīng)濟(jì)性n網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇直接決定了網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)的費(fèi)用。不管選用什么樣的傳輸介質(zhì)，都需要進(jìn)行安裝。例如，安裝電線溝、安裝電線管道等。最理想的情況是建樓以前先進(jìn)行安裝，并考慮今后擴(kuò)建的要求。安裝費(fèi)用的高低與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇以及傳輸介質(zhì)的選擇、傳輸距離的確定有關(guān)。n靈活性任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，隨著用戶數(shù)的增加，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的深入和擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，特別是應(yīng)用方式和要求的改變，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常需要加以調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)整性與靈活性以及可擴(kuò)充性都與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲苯酉嚓P(guān)。一般說來，總線型拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)湟刃切瓮負(fù)涞目蓴U(kuò)充性好得多。n可靠性n

8、網(wǎng)絡(luò)的可靠性是任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錄Q定了網(wǎng)絡(luò)故障檢測和故障隔離的方便性?？傊?，選擇局域網(wǎng)拓?fù)鋾r(shí)，需要考慮的因素很多，這些因素同時(shí)影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度和網(wǎng)絡(luò)軟硬件接口的復(fù)雜程度等。局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)n局域網(wǎng)可使用的傳輸媒體有三種：n雙絞線n同軸電纜n光纖n主要有線傳輸介質(zhì)：n雙絞線（TP）分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）。局域網(wǎng)中UTP分為3類，4類，5類和超5類四種。n同軸電纜由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和一根位于中心軸線的內(nèi)導(dǎo)線組成，兩導(dǎo)體間用絕緣材料隔開。按直徑分為粗纜和細(xì)纜。按傳輸頻帶分為基帶和寬帶傳輸。 基帶：數(shù)字信號，信號占整個(gè)信道，同一時(shí)間內(nèi)能傳送一種信號。 寬帶：傳

9、送的是不同頻率的信號。n光纖應(yīng)用光學(xué)原理，由光發(fā)送機(jī)產(chǎn)生光束，將電信號變?yōu)楣庑盘?，再把光信號?dǎo)入光纖，在另一端由光接收機(jī)接收光纖上傳來的光信號，并把它變?yōu)殡娦盘枺?jīng)解碼后再處理。分為單模光纖和多模光纖。單模光纖：由激光作光源，僅有一條光通路，傳輸距離長，2公里以上。多模光纖：由二極管發(fā)光，低速短距離，2公里以內(nèi)。銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)的示意圖 主機(jī)箱主機(jī)箱主機(jī)箱雙絞線集線器BNC T 型接頭收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC 連接器插口RJ-45插頭5.1.4局域網(wǎng)的工作模式n專用服務(wù)器結(jié)構(gòu)（ServerBased） 又稱為“工作站文件

10、服務(wù)器”結(jié)構(gòu)，由若干臺微機(jī)工作站與一臺或多臺文件服務(wù)器通過通信線路連接起來組成工作站存取服務(wù)器文件，共享存儲設(shè)備。n客戶機(jī)/服務(wù)器模式（clientserver） 其中一臺或幾臺較大的計(jì)算機(jī)集中進(jìn)行共享數(shù)據(jù)庫的管理和存取，稱為服務(wù)器，而將其他的應(yīng)用處理工作分散到網(wǎng)絡(luò)中其他微機(jī)上去做，構(gòu)成分布式的處理系統(tǒng),服務(wù)器控制管理數(shù)據(jù)的能力由文件管理方式上升為數(shù)據(jù)庫管理方式。n對等式網(wǎng)絡(luò)：（PeertoPeer） 沒有專用服務(wù)器，每一個(gè)工作站既可以起客戶機(jī)作用，也可以起服務(wù)器作用。5.2 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) IEEE 802 局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)模型n局域網(wǎng)只涉及OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。n不涉及網(wǎng)絡(luò)層及網(wǎng)絡(luò)層以上各

11、層的原因：局域網(wǎng)是一種通信網(wǎng)，只涉及有關(guān)的通信功能，所以至多與OSI 參考模型中的下3 層有關(guān)。由于局域網(wǎng)基本上采用共享信道的技術(shù)，所以也可以不設(shè)立單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)層。n不同局域網(wǎng)技術(shù)的區(qū)別主要在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，當(dāng)這些不同的局域網(wǎng)需要在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)互連時(shí)，可以借助其他已有的通用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP 協(xié)議）實(shí)現(xiàn)。n局域網(wǎng)的物理層功能主要涉及局域網(wǎng)物理鏈路上原始比特流的傳輸，定義局域網(wǎng)物理層的機(jī)械、電氣、規(guī)程和功能特性。n物理層還規(guī)定了局域網(wǎng)所使用的信號、編碼、傳輸介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率。n物理層由4 個(gè)部分組成： 物理介質(zhì)（PMD）：提供與線纜的物理連接。 物理介質(zhì)連接設(shè)備（PMA）：生成發(fā)送到線路

12、上的信號，并接收線路上的信號。 連接單元接口（AUI）。 物理信號（PS）。n沖突（collision）由于共享信道上同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)而導(dǎo)致信道上的信號波形不等于任何發(fā)送結(jié)點(diǎn)原始信號的情形。n局域網(wǎng)基本上采用的共享介質(zhì)環(huán)境，共享介質(zhì)環(huán)境中的多個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖?，因而需要提供解決沖突的介質(zhì)訪問控制機(jī)制。不同的局域網(wǎng)技術(shù)在介質(zhì)訪問控制上會(huì)有明顯的差異。而這種差異是與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層模型所要求的下層為上層提供服務(wù)、但必須屏蔽掉服務(wù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)（即服務(wù)的透明性）是相違背的。為解決上述問題，IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的制訂者們考慮將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層一分為二，分別為

13、MAC子層和LLC子層局域網(wǎng)對 LLC 子層是透明的 局 域 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物理層站點(diǎn) 1網(wǎng)絡(luò)層物理層邏輯鏈路控制LLCLLC媒體接入控制MACMAC數(shù)據(jù)鏈路層站點(diǎn) 2LLC 子層看不見子層看不見下面的局域網(wǎng)下面的局域網(wǎng)nMAC 子層負(fù)責(zé)介質(zhì)訪問控制機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，即處理局域網(wǎng)中各站點(diǎn)對共享通信介質(zhì)的爭用問題，不同類型的局域網(wǎng)通常使用不同的介質(zhì)訪問控制協(xié)議，另外MAC 子層還涉及局域網(wǎng)中的物理尋址；nLLC 子層負(fù)責(zé)屏蔽掉MAC 子層的不同實(shí)現(xiàn)，將其變成統(tǒng)一的LLC 界面，從而向網(wǎng)絡(luò)層提供一致的服務(wù)，LLC 子層向網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)通過與網(wǎng)絡(luò)層之間的邏輯接口實(shí)現(xiàn)，這些邏輯接口又被稱為服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP，S

14、ervice Access Point）。n盡管將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層分成了LLC 和MAC 兩個(gè)子層，但這兩個(gè)子層都要參與數(shù)據(jù)的封裝和拆封過程。發(fā)送方：n網(wǎng)絡(luò)層下來的數(shù)據(jù)分組加上DSAP（Destination Service Access Point）和SSAP（Source Service Access Point）等控制信息在LLC 子層被封裝成LLC 幀。n由LLC 子層將其交給MAC 子層，加上MAC 子層相關(guān)的控制信息后被封裝成MAC幀。n由MAC 子層交局域網(wǎng)的物理層完成物理傳輸；接收方：n將物理的原始比特流還原成MAC 幀。n在MAC 子層完成幀檢測和拆封后變成LLC 幀交給L

15、LC 子層LLC 子層完成相應(yīng)的幀檢驗(yàn)和拆封工作將其還原成網(wǎng)絡(luò)層的分組上交給網(wǎng)絡(luò)層。 局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層有兩種不同的數(shù)據(jù)單元：LLC幀和MAC幀。通常提到“幀”時(shí)是指MAC幀，而不是LLC幀。下圖為LLC幀和MAC幀的關(guān)系示意圖。LLC幀和MAC幀的關(guān)系5.2.2 IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)nIEEE在1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡稱IEEE 802 委員會(huì)），專門從事局域網(wǎng)的協(xié)議制訂，形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)。nIEEE 802 為局域網(wǎng)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，主要有如下幾種：n IEEE 802.1：描述局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及尋址、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（1997）。IEEE

16、 802.1G：遠(yuǎn)程MAC 橋接（1998）。規(guī)定本地MAC 網(wǎng)橋操作遠(yuǎn)程網(wǎng)橋的方法。IEEE 802.1H：在局域網(wǎng)中以太網(wǎng)2.0 版MAC 橋接（1997）。IEEE 802.1Q：虛擬局域網(wǎng)（1998）。n IEEE 802.2：定義了邏輯鏈路控制（LLC）子層的功能與服務(wù)（1998）。nIEEE 802.3：描述帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA/CD）的訪問方法和物理層規(guī)范（1998）。IEEE 802.3ab：描述1000Base-T 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范（1999）。IEEE 802.3ac：描述VLAN 的幀擴(kuò)展（1998）。IEEE 802.3ad：描述多重鏈接分

17、段的聚合協(xié)議（Aggregation of Multiple Link Segments）（2000）。 IEEE 802.3i：描述10Base-T 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范IEEE 802.3u：描述100Base-T 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。 IEEE 802.3z：描述1000Base-X 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。IEEE 802.3ae：描述10GBase-X 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。nIEEE 802.4：描述Token-Bus 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。nIEEE 802.5：描述Token-Ring 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范（1997）。IEEE

18、802.5t：描述100 Mb/s 高速標(biāo)記環(huán)訪問方法（2000）nIEEE 802.6：描述城域網(wǎng)（MAN）訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范（1994）。1995年又附加了MAN 的DQDB 子網(wǎng)上面向連接的服務(wù)協(xié)議。nIEEE 802.7：描述寬帶網(wǎng)訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。nIEEE 802.8：描述FDDI 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。nIEEE 802.9：描述綜合語音、數(shù)據(jù)局域網(wǎng)技術(shù)（1996）。n IEEE 802.10：描述局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)（1998）。nIEEE 802.11：描述無線局域網(wǎng)訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范（1999）。nIEEE 802.12：描述100VG

19、-AnyLAN 訪問控制方法和物理層技術(shù)規(guī)范。nIEEE 802.14：描述利用CATV 寬帶通信的標(biāo)準(zhǔn)（1998）。n IEEE 802.15：描述無線私人網(wǎng)（Wireless Personal Area Network，WPAN）。nIEEE 802.16：描述寬帶無線訪問標(biāo)準(zhǔn)（Broadband Wireless Access Standards），由兩部分組成。IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部關(guān)系5.3 局域網(wǎng)中的介質(zhì)訪問控制n介質(zhì)訪問控制方法將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)用戶的方法。n設(shè)計(jì)介質(zhì)訪問控制協(xié)議的基本目標(biāo)：協(xié)議要簡單獲得有效的通道利用率公平合理地對待網(wǎng)上各站點(diǎn)的用戶n介質(zhì)訪

20、問控制方法主要是解決介質(zhì)使用權(quán)的算法或機(jī)構(gòu)問題，從而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)傳輸信道的合理分配。n常用的媒體訪問控制方法具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD令牌環(huán)（Token Ring）令牌總線（Token Bus）5.3.1 信道分配問題信道分配方法劃分為兩類：靜態(tài)分配方法和動(dòng)態(tài)分配方法。靜態(tài)分配方法，也是傳統(tǒng)的分配方法，它采用頻分多路復(fù)用或時(shí)分多路復(fù)用的辦法將單個(gè)信道劃分后靜態(tài)地分配給多個(gè)用戶。動(dòng)態(tài)分配方法就是動(dòng)態(tài)地為每個(gè)用戶站點(diǎn)分配信道使用權(quán)。 動(dòng)態(tài)分配方法通常有3 種：輪轉(zhuǎn)、預(yù)約和爭用。u輪轉(zhuǎn)：使每個(gè)用戶站點(diǎn)輪流獲得發(fā)送的機(jī)會(huì)，適合于交互式終端對主機(jī)的通信。u預(yù)約：將傳輸介質(zhì)上的時(shí)間分隔成時(shí)

21、間片，網(wǎng)上用戶站點(diǎn)若要發(fā)送，必須事先預(yù)約能占用的時(shí)間片。適用于數(shù)據(jù)流的通信。u爭用：所有用戶站點(diǎn)都能爭用介質(zhì)。它實(shí)現(xiàn)起來簡單，對輕負(fù)載或中等負(fù)載的系統(tǒng)比較有效，適合于突發(fā)式通信。爭用方法屬于隨機(jī)訪問技術(shù)，而輪轉(zhuǎn)和預(yù)約的方法則屬于控制訪問技術(shù)。nCSMA/CD是一種常用爭用的方法來決定對媒體訪問權(quán)的協(xié)議，只適用于邏輯上屬于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。n在總線網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)站點(diǎn)都能獨(dú)立地決定幀的發(fā)送，若兩個(gè)或多個(gè)站同時(shí)發(fā)送幀，就會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致所發(fā)送的幀都出錯(cuò)。n一個(gè)用戶發(fā)送信息成功與否，在很大程度上取決于監(jiān)測總線是否空閑的算法，以及當(dāng)兩個(gè)不同結(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的分組發(fā)生沖突后所使用的中斷傳輸?shù)姆椒?。n總線爭用技

22、術(shù)可分為載波監(jiān)聽多路訪問CSMA和具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD兩大類。載波監(jiān)聽多路訪問CSMAn要傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)首先對介質(zhì)媒體上有無載波進(jìn)行監(jiān)聽，以確定是否有別的站點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)。如果介質(zhì)媒體空閑，該站點(diǎn)便可傳輸數(shù)據(jù)；否則，該站點(diǎn)將避讓一段時(shí)間后再做嘗試。n常用的退避算法非堅(jiān)持1堅(jiān)持P堅(jiān)持n非堅(jiān)持算法算法規(guī)則：n 如果介質(zhì)媒體是空閑的，則可以立即發(fā)送。n 如果介質(zhì)媒體是忙的，則等待一個(gè)由概率分布決定的隨機(jī)重發(fā)延遲后，再重復(fù)前一步驟。缺點(diǎn)：即使有幾個(gè)站點(diǎn)都有數(shù)據(jù)要發(fā)送，但由于大家都在延遲等待過程中，致使介質(zhì)媒體仍可能處于空閑狀態(tài)，使用率降低。n堅(jiān)持算法算法規(guī)則：n 如果介質(zhì)媒體空閑

23、的，則可以立即發(fā)送。n如果介質(zhì)媒體是忙的，則繼續(xù)監(jiān)聽，直至檢測到介質(zhì)媒體是空閑，立即發(fā)送。n如果有沖突（在一段時(shí)間內(nèi)未收到肯定的回復(fù)），則等待一隨機(jī)量的時(shí)間，重復(fù)步驟。優(yōu)點(diǎn)：只要介質(zhì)媒體空閑，站點(diǎn)就立即可發(fā)送，避免了介質(zhì)媒體利用率的損失；缺點(diǎn)：假若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送，沖突就不可避免。nP-堅(jiān)持算法算法規(guī)則：n監(jiān)聽總線，如果介質(zhì)媒體是空閑的，則以P的概率發(fā)送，而以（1-P）的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位。一個(gè)時(shí)間單位通常等于最大傳播時(shí)延的2倍。n 延遲一個(gè)時(shí)間單位后，再重復(fù)步驟。n如果媒體是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽直至媒體空閑并重復(fù)步驟。 P-堅(jiān)持算法是一種既能像非堅(jiān)持算法那樣減少?zèng)_突，又能像堅(jiān)持

24、算法那樣減少介質(zhì)媒體空閑時(shí)間的折中方案。 P-堅(jiān)持算法的問題在于如何選擇P的值，這要考慮到避免重負(fù)載下系統(tǒng)處于的不穩(wěn)定狀態(tài)。假如介質(zhì)媒體是忙時(shí)，有N個(gè)站有數(shù)據(jù)等待發(fā)送，一旦當(dāng)前的發(fā)送完成時(shí)，將要試圖傳輸?shù)恼镜目偲谕麛?shù)為NP。如果選擇P過大，使NP1，表明有多個(gè)站點(diǎn)試圖發(fā)送，沖突就不可避免。 最壞的情況是，隨著沖突概率的不斷增大，而使吞吐量降低到零。所以必須選擇適當(dāng)P值使NP1。當(dāng)然P值選得過小，則介質(zhì)媒體利用率又會(huì)大大降低。具有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CDn概念：發(fā)送站點(diǎn)傳輸過程中仍繼續(xù)監(jiān)聽媒體，以檢測是否存在沖突。如果發(fā)生沖突，信道上可以檢測到超過發(fā)送站點(diǎn)本身發(fā)送的載波信號的幅度

25、，由此判斷出沖突的存在。一于檢測到?jīng)_突，就立即停止發(fā)送，并向總線上發(fā)一串阻塞信號，用以通知總線上其他各有關(guān)站點(diǎn)。n“載波偵聽”指以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡偵聽網(wǎng)絡(luò)，直到?jīng)]有結(jié)點(diǎn)正在發(fā)送時(shí)，才開始發(fā)送數(shù)據(jù)；n“多路訪問”指多個(gè)結(jié)點(diǎn)連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，并能同時(shí)檢測信道，線路空閑時(shí)任何結(jié)點(diǎn)都能發(fā)送數(shù)據(jù)。nCSMA/CD的代價(jià)是用于檢測沖突所花費(fèi)的時(shí)間。對于基帶總線而言，最壞情況下用于檢測一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間傳播時(shí)延的兩倍。n信號傳播時(shí)延：從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個(gè)站點(diǎn)開始接收數(shù)據(jù)，也即載波信號從一端傳播到另一端所需的時(shí)間。信號傳播時(shí)延（s）=兩站點(diǎn)的距離（m）/信號傳播速度（200m/s）。

26、n最壞情況下，對于基帶CSMA/CD來說，檢測出一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站之間最大傳播時(shí)延的兩倍（2tp）。n數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延：數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送，到該數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢所需的時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延（s）=數(shù)據(jù)幀長度（bit）/數(shù)據(jù)傳輸速率（b/s）u若不考慮中繼器引入的延遲，數(shù)據(jù)幀從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送，到該數(shù)據(jù)幀被另一個(gè)站點(diǎn)全部接收所需的總時(shí)間，等于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延與信號傳播時(shí)延之和。n為了確保發(fā)送數(shù)據(jù)站點(diǎn)在傳輸時(shí)能檢測到可能存在的沖突，數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)延至少要兩倍于傳播時(shí)延。換句話說，要求分組的長度不短于某個(gè)值，否則在檢測出沖突之前傳輸已經(jīng)結(jié)束，但實(shí)際上分組已被沖突所破壞。n沖突檢測設(shè)計(jì)中注意兩個(gè)問題

27、：幀的大小和傳輸距離。若幀過大，站點(diǎn)將獨(dú)占介質(zhì)。另一方面，沖突檢測要求幀不能太小，以確保站點(diǎn)在一個(gè)幀發(fā)完之前能夠檢測到一次沖突。如果在發(fā)送完畢之后才檢測沖突，它就無法判斷該沖突是否與它發(fā)送出去的幀有關(guān)。幀可能已經(jīng)到達(dá)了目的地，而另外兩個(gè)幀沖突了。n在最壞情況下，檢測到一次沖突所需要的時(shí)間等于信號在介質(zhì)中經(jīng)過最長距離所需要時(shí)間的兩倍。n例：如下假設(shè)： 站點(diǎn)在一條速率為10Mb/s的同軸電纜上發(fā)送幀 電纜上兩個(gè)站點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離時(shí)2KM 信號在電纜上的傳播速度為200m/s 最壞情況下，一個(gè)幀與另一個(gè)幀相撞之前傳播了2km（耗時(shí)10s）。接著被破壞的幀再走2km回到發(fā)送站點(diǎn)。來回共耗時(shí)20s。所以發(fā)送

28、一個(gè)幀的最少時(shí)間是20s。10Mb/s的數(shù)據(jù)速率相當(dāng)于每微秒發(fā)送10個(gè)比特。20s就是200b。這意味著一個(gè)幀至少應(yīng)該有200b，即200/825B。1 kmABt碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = t = 0單程端到端傳播時(shí)延記為 1 kmABt碰撞t = B 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t = / 2發(fā)生碰撞t = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞 t = B 發(fā)送數(shù)據(jù)B 檢測到發(fā)生碰撞 t = ABABAB t = 0 A 檢測到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt = 0t = B 檢測到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt = 2 A 檢測到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播

29、時(shí)延記為 在CSMA/CD算法中，一旦檢測到?jīng)_突并發(fā)完阻塞信號后，為了降低再次沖突的概率，需要等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，然后再使用CSMA方法試圖傳輸。為了保證這種退避操作維持穩(wěn)定采用了一種稱為二進(jìn)制指數(shù)退避算法。規(guī)則如下：n對每個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置一個(gè)參量L=2；n退避間隔取1到L個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，1個(gè)小時(shí)片等于兩站之間的最大傳播時(shí)延的兩倍；n當(dāng)數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，由將參量L加倍；n設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過該次數(shù)，則不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)u注：二進(jìn)制指數(shù)退避算法是按后進(jìn)先出LIFO（List In First Out）的次序控制的，即未發(fā)生沖突或很少發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)幀，具有優(yōu)先發(fā)送

30、的概率；而發(fā)生過多次沖突的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送成功的概率就更少。5.3.3 令牌環(huán)訪問控制n令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法，是通過在環(huán)形網(wǎng)上傳輸令牌的方式來實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)的訪問控制。只有當(dāng)令牌傳輸至環(huán)中某站點(diǎn)時(shí)，它才能利用環(huán)路發(fā)送或接收只有當(dāng)令牌傳輸至環(huán)中某站點(diǎn)時(shí)，它才能利用環(huán)路發(fā)送或接收信息。信息。n在系統(tǒng)負(fù)載較輕時(shí)，由于站點(diǎn)需等待令牌到達(dá)才能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此效率不高。但若系統(tǒng)負(fù)載較重，則各站點(diǎn)可公平共享介質(zhì)，效率較高。為避免所傳輸數(shù)據(jù)與標(biāo)記形式相同而造成混淆，可采用位填入為避免所傳輸數(shù)據(jù)與標(biāo)記形式相同而造成混淆，可采用位填入技術(shù)，以區(qū)別數(shù)據(jù)和標(biāo)記。技術(shù)，以區(qū)別數(shù)據(jù)和標(biāo)記。n使用令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法的網(wǎng)絡(luò)

31、，需要有維護(hù)數(shù)據(jù)幀和令牌的功能。令牌環(huán)中主要的3 種操作：n截獲令牌并且發(fā)送數(shù)據(jù)幀。如果沒有結(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)，令牌就由各個(gè)結(jié)點(diǎn)沿固定的順序逐個(gè)傳遞；如果某個(gè)結(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)，它要等待令牌的到來，當(dāng)空閑令牌傳到這個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，該結(jié)點(diǎn)修改令牌幀中的標(biāo)志，使其變?yōu)椤懊Α钡臓顟B(tài)，然后去掉令牌的尾部，加上數(shù)據(jù)，成為數(shù)據(jù)幀，發(fā)送到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。n接收與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀每經(jīng)過一個(gè)結(jié)點(diǎn)，該結(jié)點(diǎn)就比較數(shù)據(jù)幀中的目的地址，如果不屬于本結(jié)點(diǎn)，則轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果屬于本結(jié)點(diǎn)，則復(fù)制到本結(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)中，同時(shí)在幀中設(shè)置已經(jīng)復(fù)制的標(biāo)志，然后向下一結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。n取消數(shù)據(jù)幀并且重發(fā)令牌。由于環(huán)網(wǎng)在物理上是個(gè)閉環(huán)，一個(gè)幀可能在環(huán)中不停地流動(dòng)

32、，所以必須清除。當(dāng)數(shù)據(jù)幀通過閉環(huán)重新傳到發(fā)送結(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)送結(jié)點(diǎn)不再轉(zhuǎn)發(fā)，而是檢查發(fā)送是否成功。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀沒有被復(fù)制（傳輸失敗），則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果發(fā)現(xiàn)傳輸成功，則清除該數(shù)據(jù)幀，并且產(chǎn)生一個(gè)新的空閑令牌發(fā)送到環(huán)上。u令牌環(huán)主要優(yōu)點(diǎn)：提供對傳輸介質(zhì)訪問的靈活控制。而且在負(fù)載很重的情況下，這種令牌環(huán)的控制策略是高效和公平的。u主要缺點(diǎn)：一是在輕負(fù)載的情況下，由于傳輸信包前必須要等待一個(gè)空令牌的到來，這樣造成了一些低效率，二是需要對令牌進(jìn)行維護(hù)，一旦令牌丟失，環(huán)網(wǎng)便不能再運(yùn)行，所以在環(huán)路上要設(shè)置一個(gè)站點(diǎn)作為環(huán)上的監(jiān)控站點(diǎn)，來保證環(huán)上有且僅有一個(gè)令牌。令牌在環(huán)中傳輸A刪除令牌，發(fā)給幀給C發(fā)送幀回到A

33、，A清除該幀A發(fā)送完成，釋放令牌5.3.4令牌總線 令牌總線使所有的站接入一個(gè)線性電纜，并在邏輯上組織為一個(gè)環(huán)。當(dāng)邏輯環(huán)初始化時(shí)，最高地址的站可以發(fā)送第一個(gè)幀，以后它傳一個(gè)稱為令牌的特殊的幀給它的鄰居，允許它去發(fā)送。令牌沿環(huán)環(huán)行，只有令牌的持有者允許發(fā)送幀，不會(huì)有擁塞發(fā)生。令牌總線令牌總線（續(xù)）令牌總線工作示意圖網(wǎng)上各工作站按一定順序形成一個(gè)邏輯環(huán)。每個(gè)工作站在環(huán)中均有一個(gè)指定邏輯位置，末站的后站就是首站（即首尾相連），每站都了解其先行站和后繼站的地址，總線上各站的物理位置與邏輯位置無關(guān)令牌總線（續(xù)）n從物理上看，所有站點(diǎn)都掛到一根總線上。但在邏輯上，所有工作的站點(diǎn)都被組織在一個(gè)邏輯環(huán)內(nèi)。和令

34、牌環(huán)不同之處是總線網(wǎng)中的令牌需要攜帶地址。并且操作比較復(fù)雜。n令牌傳送順序僅取決各站在邏輯環(huán)上的位置，而與其在總線上的物理位置無關(guān)。n令牌總線網(wǎng)為不同負(fù)載提供不同的優(yōu)先級別服務(wù)，當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)得到令牌后，按優(yōu)先級別發(fā)送數(shù)據(jù)。而且優(yōu)先級別越高，分配發(fā)送的時(shí)間越長。n站點(diǎn)連到電纜上的實(shí)際順序并不重要。電纜是固有的廣播介質(zhì)，所以每個(gè)站點(diǎn)都可以收到所有的幀，但把不是發(fā)給它的幀丟掉。當(dāng)站點(diǎn)傳遞令牌時(shí)，只要向環(huán)上的邏輯鄰居發(fā)送一令牌幀，無需考慮該鄰居實(shí)際上位于電纜何處。n稱為令牌的控制幀調(diào)整訪問的權(quán)利。令牌總線的主要操作環(huán)初始化，即生成一個(gè)順序訪問的次序。網(wǎng)絡(luò)開始啟動(dòng)時(shí)，或由于某種原因，在運(yùn)行中所有站點(diǎn)不活動(dòng)

35、的時(shí)間超過規(guī)定的時(shí)間，都需要進(jìn)行邏輯環(huán)的初始化。初始化的過程是一個(gè)爭用的過程，爭用結(jié)果只有一個(gè)站能取得令牌，其他的站臺點(diǎn)用站插入的算法插入。令牌傳遞算法。邏輯環(huán)按遞減的站地址次序組成，剛發(fā)完幀的站點(diǎn)將令牌傳遞給后繼站，后繼站應(yīng)立即發(fā)送數(shù)據(jù)或令牌幀，原先釋放令牌的站監(jiān)聽到總線上的信號，便可確認(rèn)后繼站已獲得令牌。 站插隊(duì)入環(huán)算法。必須周期性地給未加入環(huán)的站點(diǎn)以機(jī)會(huì)，將它們插入到邏輯環(huán)的適當(dāng)位置中。如果同時(shí)有幾個(gè)站要插入時(shí)，可采用帶有響應(yīng)窗口的爭用處理算法。令牌總線的主要操作（續(xù)） 站退出環(huán)算法?？梢酝ㄟ^將其前趨站和后繼站連到一起的辦法，使不活動(dòng)的站退出邏輯環(huán)，并修正邏輯環(huán)遞減的站地址次序。故障處理

36、網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，這包括令牌丟失引起斷環(huán)，重復(fù)地址、產(chǎn)生多個(gè)令牌等。網(wǎng)絡(luò)需對這些故障做出相應(yīng)的處理。令牌總線介質(zhì)訪問控制方法的特點(diǎn)：能夠保證每個(gè)工作站在某一定時(shí)間間隔內(nèi)訪問介質(zhì)；可以用數(shù)種方法建立優(yōu)先權(quán)；送去時(shí)間是確定的，適用于實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的場合，但是實(shí)現(xiàn)起來比CSMA/CD復(fù)雜。5.4.1 以太網(wǎng)特征及分類以太網(wǎng)的主要技術(shù)特征：以太網(wǎng)是基帶網(wǎng)，它采用基帶傳輸技術(shù)以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.3，使用CSMA/CD訪問方法以太網(wǎng)是一種共享型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的所有站點(diǎn)共享傳輸媒體和帶寬以太網(wǎng)是廣播式網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)的數(shù)字信號采用曼徹斯特編碼方案，快速以太網(wǎng)采用4B/5B編碼方案以太網(wǎng)支持傳輸介質(zhì)類型有50

37、 基帶同軸電纜、無屏蔽雙絞線和光纖以太網(wǎng)所構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是總線型和星形有多種以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率為10 Mb/s、100 Mb/s、1000 Mb/s、1000Mb/s以及更高以太網(wǎng)是可變長幀，長度為641514字節(jié)以太網(wǎng)技術(shù)先進(jìn)，價(jià)格低廉、易擴(kuò)展、易維護(hù)、易管理以太網(wǎng)分類n標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)在下列標(biāo)準(zhǔn)中前面的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mb/s”，最后的一個(gè)數(shù)字表示單段網(wǎng)線長度（基準(zhǔn)單位是100m），Base表示“基帶”的意思，Broad代表“帶寬”。10Base5:使用粗同軸電纜，最大網(wǎng)段長度為500m，基帶傳輸方法10Base2:使用細(xì)同軸電纜，最大網(wǎng)段長度為185m，基帶傳輸方法10Base

38、T:使用雙絞線電纜，最大網(wǎng)段長度為100m1Base5:使用雙絞線電纜，最大網(wǎng)段長度為500m，傳輸速度為1Mb/s；10Broad36:使用同軸電纜（RG59U CATV），最大網(wǎng)段長度為3600m，是一種寬帶傳輸方式；10BaseF:使用光纖傳輸介質(zhì)，傳輸速率為10Mb/s；以太網(wǎng)分類（續(xù)）n快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）100BASETX使用5類數(shù)據(jù)級無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用兩對雙絞線，一對用于發(fā)送，一對用于接收數(shù)據(jù)。在傳輸中使用4B5B編碼方式，信號頻率為125MHz。使用RJ45連接器。最大網(wǎng)段長度為100米。支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。100BASEFX

39、使用光纜的快速以太網(wǎng)技術(shù)，可使用單模和多模光纖。多模光纖連接的最大距離為550米。單模光纖連接的最大距離為3000米。在傳輸中使用4B5B編碼方式，信號頻率為125MHz。它使用MICFDDI連接器、ST連接器或SC連接器。最大網(wǎng)段長度為150m、412m、2000m或更長至10公里，這與所使用的光纖類型和工作模式有關(guān)，它支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。適合于有電氣干擾的環(huán)境、較大距離連接、或高保密環(huán)境等情況下的適用。以太網(wǎng)分類（續(xù)）100BASET4一種可使用3、4、5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用4對雙絞線，3對用于傳送數(shù)據(jù)，1對用于檢測沖突信號。在傳輸中使用8B6T編碼方式，信

40、號頻率為25MHz，符合EIA586結(jié)構(gòu)化布線標(biāo)準(zhǔn)。它使用與10BASET相同的RJ45連接器，最大網(wǎng)段長度為100米。n千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)技術(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3z和IEEE 802.3abIEEE 802.3z制定了光纖和短程銅線連接方案的標(biāo)準(zhǔn)，目前已完成了標(biāo)準(zhǔn)制定工作。IEEE 802.3ab制定了五類雙絞線上較長距離連接方案的標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)的幀格式與接收過程IEEE 802.3幀格式：先導(dǎo)字段：長度為7個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的內(nèi)容為10101010，用于接收方與發(fā)送方的時(shí)鐘同步。幀開始標(biāo)志：長度為1個(gè)字節(jié)，內(nèi)容為10101011，標(biāo)志著幀的開始目的地址和源地址：分別表示接收結(jié)點(diǎn)和

41、目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的MAC地址。當(dāng)目的地址為二進(jìn)制全“1” 時(shí)，表示該幀要被傳送至網(wǎng)絡(luò)上的所有結(jié)點(diǎn)，即所謂的“廣播”幀。長度：指明數(shù)據(jù)字段中的字節(jié)數(shù)，取值范圍為01500。數(shù)據(jù)：為了區(qū)分有效幀和殘余幀，802.3規(guī)定有效幀中從目的地址到校驗(yàn)和字段的最短長度為64字節(jié)。如果幀的數(shù)據(jù)部分少于46字節(jié)，必須使用填充字段以達(dá)到所要求的最短長度。先導(dǎo)字段先導(dǎo)字段幀開始標(biāo)識幀開始標(biāo)識目的地址目的地址源地址源地址長度長度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和校驗(yàn)和716624615004Ethernet結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)接收流程n接收結(jié)點(diǎn)要判斷接收幀的長度。若所接收到的幀長小于以太網(wǎng)所定義的最小幀長度，則表明有沖突發(fā)生，應(yīng)丟棄該幀，并重新等待接收；如

42、果接收到的幀長大于所規(guī)定的最小幀長度，則檢查幀中的目的地址是否與本結(jié)點(diǎn)的MAC地址匹配。 n如果目的地址為單播地址，且目的地址為本結(jié)點(diǎn)的地址，則匹配；如果目的地址為組播地址，且本結(jié)點(diǎn)地址是組播組中的一員，則匹配；如果目的地址為廣播地址，那么也匹配。注意，只有目的地址與本結(jié)點(diǎn)地址匹配的幀才被結(jié)點(diǎn)所接收。n結(jié)點(diǎn)接收幀之后，進(jìn)行CRC校驗(yàn)。如果CRC校驗(yàn)正確，則進(jìn)一步檢驗(yàn)LLC數(shù)據(jù)長度是否正確。如果CRC正確但LLC數(shù)據(jù)長度不正確，則報(bào)告“幀長度錯(cuò)”，如果CRC校驗(yàn)與LLC數(shù)據(jù)長度都正確，則將幀中LLC數(shù)據(jù)送LLC子層，報(bào)告“成功接收”，進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。n如果CRC校驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則首先判斷接收幀是不

43、是8位的整數(shù)倍，如果是8位的整數(shù)倍，則表示傳輸過程中沒有發(fā)現(xiàn)比特丟失或?qū)ξ诲e(cuò)，此時(shí)應(yīng)記錄“幀校驗(yàn)錯(cuò)”并進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。如果幀長度不是8位的整數(shù)倍，則報(bào)告“幀比特位錯(cuò)”并進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。接收幀啟動(dòng)接收接收完成？幀太短地址正確？幀校驗(yàn)正確？幀長度正確？8位的整數(shù)倍幀拆卸結(jié)束：成功接收結(jié)束：幀長度錯(cuò)結(jié)束：幀校驗(yàn)錯(cuò)結(jié)束：幀比特錯(cuò)否是否否是是是否否是是否n物理配置簡明的表示方法：數(shù)據(jù)傳輸率（Mb/s） u10BASE5（粗纜以太網(wǎng)）網(wǎng)卡通過DB-15型連接器與收發(fā)器電纜（又稱AUI電纜）相連，然后再連接到收發(fā)器上，收發(fā)器再和粗纜連接。這里“10”表示信號在電纜上的傳輸速率為10Mb/s，“BASE”表示電纜

44、上的信號是基帶信號，“5”表示每一段電纜的最大長度為500m。由于采用的傳輸媒體是特性阻抗為50、直徑為10mm的同軸電纜，所以這種以太網(wǎng)通常稱為粗纜以太網(wǎng)。10Base-5的技術(shù)規(guī)范如下：每個(gè)網(wǎng)段的最大距離為500 m。在每個(gè)網(wǎng)段可以使用中繼器擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。最多使用4個(gè)中繼器，連接5個(gè)線段，使整個(gè)10Base-5網(wǎng)絡(luò)的最大長度達(dá)到2500 m在每個(gè)線段中連接的工作站的數(shù)目最多為100個(gè)，其中中繼器也算為結(jié)點(diǎn)數(shù)目。兩個(gè)收發(fā)器之間的最短距離為2.5 m，收發(fā)器電纜最長為50 m。10Base-5網(wǎng)絡(luò)由于采用粗纜作為傳輸介質(zhì)，并且在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)處需要收發(fā)器，因此一般很少在局域網(wǎng)中采用純粹的10B

45、ase-5組成網(wǎng)絡(luò)，但是由于其傳輸距離較遠(yuǎn)，因此有時(shí)我們可以采用混合連接的方法，用粗纜來延長網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。u10Base-2（細(xì)纜以太網(wǎng)）用BNC T型連接器（它有三個(gè)頭，外觀像“T”，簡稱T型頭），其兩個(gè)反向頭連接兩段電纜，中間的一個(gè)頭連接到網(wǎng)卡外露的BNC插座上。它采用50、直徑為5mm的細(xì)同軸電纜，通常稱為細(xì)纜以太網(wǎng)。“2”表示每個(gè)網(wǎng)段長度約為200m，準(zhǔn)確的為185m。10Base-2的技術(shù)規(guī)范：一個(gè)10Base-2以太網(wǎng)段的最大長度是185 m（607英尺）。10Base-2網(wǎng)絡(luò)使用兩個(gè)50 電阻器終止網(wǎng)絡(luò)的兩端以防止信號反射每個(gè)網(wǎng)絡(luò)段最多包含30個(gè)結(jié)點(diǎn)，其中每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過一個(gè)BNC

46、連接器連接到總線上。BNC T形連接器附著在10Base-2網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)絡(luò)接口卡上的BNC連接件上。每個(gè)BNC T形連接器之間的距離應(yīng)至少是0.5米。多個(gè)細(xì)纜網(wǎng)段可通過中繼器連接。但一個(gè)完整的10Base-2以太網(wǎng)最多能包括4個(gè)中繼器，從而最多連接5個(gè)網(wǎng)絡(luò)段，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的范圍達(dá)到925 m。從以上的技術(shù)規(guī)范可見，10Base-2的規(guī)模和速度受到很大的限制，因此這種網(wǎng)絡(luò)只適合小范圍使用，并不能很好地適用于大型局域網(wǎng)。使用10Base-2的主要優(yōu)點(diǎn)是它的低成本和易安裝性。u10BASE-T（雙絞線網(wǎng)絡(luò)）10Base-T標(biāo)準(zhǔn)使用了集線器（HUB）代替公用電纜，這種協(xié)議使得設(shè)置和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)容易些。10Ba

47、se-T使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，在連接距離遠(yuǎn)的集線器和建筑物時(shí)，它可以是一種選擇。10Base-T要求的技術(shù)規(guī)范如下：每個(gè)結(jié)點(diǎn)使用RJ 45連接器，在工作站端用于連接網(wǎng)絡(luò)電纜和網(wǎng)絡(luò)接口卡，在網(wǎng)絡(luò)端用于連接電纜和集線器。一個(gè)10Base-T段跨越的最大距離是100 m?？梢酝ㄟ^集線器或交換機(jī)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，但同樣最多允許連接5個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)段。10Base-T一般可以適用于大多數(shù)工作場合，對于工作結(jié)點(diǎn)的物理分布沒有什么要求，另外由于其出色的可靠性和易維護(hù)性，使得這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為現(xiàn)在局域網(wǎng)設(shè)計(jì)的首選方案。特性特性10Base-510Base-210Base-T10Base-F速率Mb/s1010

48、1010傳輸方法基帶基帶基帶基帶最大網(wǎng)段長度m5001851002000站間最小距離m2.50.5傳輸介質(zhì)50粗同軸電纜50 細(xì)同軸電纜UTP多模光纜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇偩€型總線型星形點(diǎn)對點(diǎn) IEEE 802.3 以太網(wǎng)的基本特性5.4.3 高速以太網(wǎng)高速以太網(wǎng)的基本特性：速率達(dá)到或超過100 Mb/s 可支持共享式與交換式兩種使用環(huán)境，在交換式以太網(wǎng)環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。IEEE 802.3u 在MAC 子層仍采用CSMA/CD作為介質(zhì)訪問控制協(xié)議，并保留了IEEE 802.3 的幀格式。但是，為了實(shí)現(xiàn)100 Mb/s 的傳輸速率，在物理層作了一些重要的改進(jìn)。例如，在編碼上，采用了效率更高的編碼方

49、式。采用4B/5B 編碼100Base-T 協(xié)議結(jié)構(gòu)物理層協(xié)議物理層協(xié)議線纜類型線纜類型線纜對數(shù)線纜對數(shù)最大分段長度最大分段長度編碼方式編碼方式優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)100BASE-T43/4/5類UTP4對100m8B/6T3類UTP100BASE-TX5類UTP/RJ-45接頭1類STP/DB-9接頭2對100m4B/5B全雙工100BASE-FX62.5m單模/125m多模光纖2對2000m4B/5B全雙工長距離100BASE-T的三種不同的物理層協(xié)議100Base-TXn100Base-TX 介質(zhì)接口在兩對雙絞線電纜上運(yùn)行，其中一對用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對用于接收數(shù)據(jù)。n100Base-TX 介質(zhì)接口支

50、持兩對5 類以上非屏蔽雙絞線電纜和兩對1 類屏蔽雙絞線電纜。n100Base-TX 鏈路與介質(zhì)相關(guān)的接口有兩種：對非屏蔽雙絞線電纜，MDI 連接器必須是兼容5 類及5 類以上的8 腳RJ-45 連接器；對屏蔽雙絞線電纜，MDI 連接器必須是IBM的STP 連接器，使用屏蔽DB-9 型連接器。100Base-TX（續(xù)）管腳號管腳號信號名信號名電纜顏色電纜顏色1發(fā)送_白色/橙色2發(fā)送_橙色/白色3接收_白色/綠色4保留5保留6接收_綠色/白色7保留8保留100BASE-TX的UTP MDI連接器管腳分配表100Base-TX（續(xù)）管腳號管腳號信號名信號名電纜顏色電纜顏色1接收_橙色2保留3保留4保

51、留5發(fā)送_紅色6接收_黑色7保留8保留9發(fā)送_綠色10底盤電纜外殼100Base- TX 9 腳STP MDI 連接器管腳分配表100Base-TX（續(xù)）管腳號管腳號5 類類UTP 電纜電纜1類類STP電纜電纜無交叉信號名交叉信號名無交叉信號名交叉信號名1發(fā)送_接收_接收_發(fā)送_2發(fā)送_接收_保留保留3接收_發(fā)送_保留保留4保留保留保留保留5保留保留發(fā)送_接收_6接收_發(fā)送_接收_發(fā)送_7保留保留保留保留8保留保留保留保留9N/AN/A發(fā)送_接收_10N/AN/A底盤底盤100Base-TX 交叉連接管腳分配表100Base-FXn光纜是100Base-FX 指定支持的一種介質(zhì)，而且容易安裝、

52、重量輕、體積小、靈活性好、不受EMI 干擾。n100Base-FX 標(biāo)準(zhǔn)指定了兩條多狀態(tài)光纖，一條用于發(fā)送數(shù)據(jù)，一條用于接收數(shù)據(jù)。當(dāng)工作站的NIC 以全雙工模式運(yùn)行時(shí)能超過2 km。光纜可分為兩類：多模和單模。多模光纜：這種光纜為62.5/125 m，采用基于LED 的收發(fā)器將波長為820 nm的光信號發(fā)送到光纖上。當(dāng)連在兩個(gè)設(shè)置為全雙工模式的交換機(jī)端口之間時(shí)，支持的最大距離為2 km。單模光纜：這種光纜為9/125 m，采用基于激光的收發(fā)器將波長為1300 nm 的光信號發(fā)送到光纖上。單模光纜率損耗小，較之多模光纜能使光信號傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離。100Base-T4n100Base-T4 是10

53、0Base-T 標(biāo)準(zhǔn)中唯一全新的PHY 標(biāo)準(zhǔn)。100Base-T4 標(biāo)準(zhǔn)是用來幫助那些已經(jīng)安裝了第3 類或第4 類電纜的用戶的。n100Base-T4 鏈路與介質(zhì)相關(guān)的接口是基于3、4、5 類非屏蔽雙絞線。n100Base-T4 標(biāo)準(zhǔn)使用4 對線。用于100Base-T 的RJ-45 連接器也可用于100Base-T4。 4對中的3 對用于一起發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)第4 對用于沖突檢測。每對線都是極化的，每對中的一條線傳輸正（+）信號而另一條線傳輸負(fù)（）信號。100Base-T4（續(xù)）管腳號管腳號信號名信號名電纜編碼電纜編碼1TX_D1_白色/橙色2TX_D1_橙色/白色3RX_D2_白色/綠色4BI

54、_D3_藍(lán)色/白色5BI_D3_白色/藍(lán)色6RX_D2_綠色/白色7BI_D4_白色/棕色8BI_D4_棕色/白色100Base-T4 UTP MDI 管腳分配表100Base-T4（續(xù)）管腳號管腳號信號名信號名管腳號管腳號信號名信號名1TX_D1_1RX_D2_2TX_D1_2RX_D2_3RX_D2_3TX_D1_4BI_D3_4BI_D4_5BI_D3_5BI_D4_6RX_D2_6TX_D1_7BI_D4_7BI_D3_8BI_D4_8BI_D3_100Base-T4 交叉連接管腳分配表5.4.4千兆位以太網(wǎng)技術(shù)n千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是對以太網(wǎng)技術(shù)的再次擴(kuò)展，其數(shù)據(jù)傳輸率為1000 Mb/

55、s 即1Gb/s，因此也稱吉比特以太網(wǎng)。n千兆位以太網(wǎng)基本保留了原有以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)，所以向下和以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)完全兼容，從而原有的10 Mb/s 以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)可以方便地升級到千兆位以太網(wǎng)。n千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)包括支持光纖傳輸?shù)腎EEE 802.3z 和支持銅纜傳輸?shù)腎EEE 802.3ab 兩大部分。千兆位以太網(wǎng)技術(shù)（續(xù)）標(biāo)準(zhǔn)的千兆位以太網(wǎng)協(xié)議體系千兆位以太網(wǎng)技術(shù)（續(xù)）千兆位以太網(wǎng)的物理層包括1000BaseSX、1000Base-LX、1000 Base-CX 和1000 Base-T 4 個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。n1000 Base-SX 標(biāo)準(zhǔn)1000 Base-SX 采用芯徑為62.5 m 和

56、50 m 的多模光纖，工作波長為850 nm，傳輸距離為260 m 和525 m。數(shù)據(jù)編碼方法為8B/10B，適用于作為大樓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干通路。n1000 Base-LX 標(biāo)準(zhǔn)多模光纖1000 Base-LX 可采用芯徑為50 m 和62.5 m 的多模光纖，工作波長為850 nm，傳輸距離為550 m，數(shù)據(jù)編碼方法為8B/10B，適用于作為大樓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主干通路。單模光纖1000 Base-LX 可采用芯徑為9 m 的單模光纖，工作波長為1300 nm 或1550 nm，數(shù)據(jù)編碼方法采用8B/10B，適用于校園或城域主干網(wǎng)。n1000 Base-CX 標(biāo)準(zhǔn)1000 Base-CX 標(biāo)準(zhǔn)采用1

57、50 平衡屏蔽雙絞線（STP），傳輸距離為25 m，傳輸速率為1.25 Gb/s，數(shù)據(jù)編碼方法采用8B/10B，適用于集群網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互連，例如機(jī)房內(nèi)連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。n1000 Base-T 標(biāo)準(zhǔn)1000 Base-T 采用4 對5 類UTP 雙絞線，傳輸距離為100 m，傳輸速率為1 Gb/s，主要用于結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信，從而可以利用以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)已鋪設(shè)的UTP 電纜，也可被用做大樓內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)主干。在千兆位以太網(wǎng)的MAC 子層，除了支持以往的CSMA/CD 協(xié)議外，還引入了全雙工流量控制協(xié)議。其中，CSMA/CD 協(xié)議用于共享信道的爭用問題，即支持以集線器作為星形拓?fù)渲行牡墓蚕硪蕴?/p>

58、網(wǎng)組網(wǎng)；全雙工流量控制協(xié)議適用于交換機(jī)到交換機(jī)或交換機(jī)到站點(diǎn)之間的點(diǎn)-點(diǎn)連接，兩點(diǎn)間可以同時(shí)進(jìn)行發(fā)送與接收，即支持以交換機(jī)作為星形拓?fù)渲行牡慕粨Q以太網(wǎng)組網(wǎng)。千兆位以太網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn):簡易性：千兆位以太網(wǎng)保持了經(jīng)典以太網(wǎng)的技術(shù)原理、安裝實(shí)施和管理維護(hù)的簡易性。技術(shù)過渡的平滑性：千兆位以太網(wǎng)保持了經(jīng)典以太網(wǎng)的主要技術(shù)特征，采用CSMA/CD 介質(zhì)管理協(xié)議，采用相同的幀格式及幀的大小，支持全雙工、半雙工工作方式，以確保平滑過渡。 網(wǎng)絡(luò)可靠性：保持經(jīng)典以太網(wǎng)的安裝、維護(hù)方法，采用中央集線器和交換機(jī)的星形結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)化布線方法，以確保千兆位以太網(wǎng)的可靠性。 可管理性和可維護(hù)性：采用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP

59、）即經(jīng)典以太網(wǎng)的故障查找和排除工具，以確保千兆位以太網(wǎng)的可管理性和可維護(hù)性。網(wǎng)絡(luò)成本包括設(shè)備成本、通信成本、管理成本、維護(hù)成本及故障排除成本。由于繼承了經(jīng)典以太網(wǎng)的技術(shù)，使千兆位以太網(wǎng)的整體成本下降。支持新應(yīng)用與新數(shù)據(jù)類型千兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用舉例5.4.5萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)萬兆位以太網(wǎng)相對于千兆位以太網(wǎng)的優(yōu)勢和特點(diǎn):把物理層進(jìn)一步劃分為物理介質(zhì)關(guān)聯(lián)層（PMD）和物理代碼子層（PCS）。光學(xué)轉(zhuǎn)換器屬于PMD 層。PCS 層由信息的編碼方式（如64B/66B）、串行或多路復(fù)用等功能組成。萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)基本承襲了以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)及千兆位以太網(wǎng)技術(shù)，因此在用戶普及率、使用方便性、網(wǎng)絡(luò)互操作性及簡易性上

60、皆占有極大的引進(jìn)優(yōu)勢。具有更高的帶寬（10 Gb/s）和更遠(yuǎn)的傳輸距離（最長傳輸距離可達(dá)40km）。在企業(yè)網(wǎng)中采用萬兆位以太網(wǎng)可以最好地連接企業(yè)網(wǎng)骨干路由器，這樣大大簡化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高了網(wǎng)絡(luò)性能。提供了更多的更新功能，大大提升了QoS。因此，能更好地滿足網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)質(zhì)量、鏈路保護(hù)等多個(gè)方面需求。為三網(wǎng)發(fā)展與融和提供新的動(dòng)力萬兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用特征：萬兆位以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、管理方便、價(jià)格低廉。由于沒有采用訪問優(yōu)先控制技術(shù)，簡化了訪問控制的算法，從而簡化了網(wǎng)絡(luò)的管理，并降低了部署的成本，因而得到了廣泛的應(yīng)用。過去有時(shí)需采用數(shù)個(gè)千兆位捆綁在一起以滿足交換機(jī)互連所需的高帶寬，因而浪費(fèi)了更多的光纖資